表面接枝的分子刷如何增强附着性

本试验主要讨论通过对由简单脂肪族胺基基团—— 聚乙烯亚胺(PEI)和氨基硅烷分子组成的分子刷进行表面接枝，从而提高涂层的附着力(见图2)的方法。

为增强涂料对聚合物和木材的附着力，本文介绍了一种表面处理工艺[7-13]。该工艺成本低，可以连续地将任意官能团植入到聚合物的表面。如图3所示，该工艺要求聚合物表面发生氧化反应，将含氧基团如羧基(—COOH) 或羟基(—OH)植入表面。这样，便形成一系列密集的活性基团桥列，为接枝单个分子刷如聚乙烯亚胺或氨基硅烷分子提供接枝支架，示意图如图3所示。分子刷链的官能度应该能为表面提供与涂层聚合物相匹配的化学活性。

图3 分子刷接枝到表面氧化的聚烯烃上的原理图
(a)聚乙烯亚胺分子；(b)有机官能硅烷分子

实验步骤

总结通过火焰或电晕放电处理对聚合物进行预氧化，具体操作如下：

电晕放电：丹麦Tantec EST HV 2010装置(最大输出功率：1 kW)。处理速度：0.1～7 m/min；电极-基板间距：2.5 mm。

火焰处理：德国Arcotec EFT 751火焰处理装置。处理条件：过量氧气1.0%；处理速度：60 m/min；火焰前端与基材距离10～50 mm。

氯化聚烯烃底漆(CPO)：采用PPG Hyperprime底漆，喷涂3 μm厚。

将接枝化学品用去离子水进行稀释到浓度分别为 0.1%、0.25%或0.5%。

先进行火焰或电晕前处理，然后应用聚合物刷，整个工艺简称为“SICOR”工艺，该工艺已在汽车行业商业化应用。图4举例说明了该工艺是如何提高涂层附着力的。

试验基材是聚丙烯均聚物材质，型号为Corton 1024/5HS，该滑石粉填充的聚丙烯复合材料由Polypacific 公司提供，采用蒙特尔(Montell)聚合物。涂层体系包括多乐士(Dulux)外用底色漆系列，颜色多样，面漆均采用双组分聚氨酯清漆。